nandflash編程

❶ 燒錄NAND Flash程序時校驗為什麼提示出錯

NAND Flash跟普通的Flash結構不一樣，由於NAND Flash自身的特性，偶爾會出現位反轉的情況，所以在燒錄的時候要注意下ECC。位反轉是指原先Nand Flash中的某個位，變化了，即要麼從1變成0了，要麼從0變成1了。小容量的NandFlash一般不容易產生位反轉，如1Gbit、2Gbit的；一般大容量的會比較容易產生，如32Gbit的。

為什麼會出現位反轉的情況，有以下幾點原因：

漂移效應：漂移效應指的是，Nand Flash中cell的電壓值，慢慢地變了，變的和原始值不一樣了。

編程干擾所產生的錯誤：此現象有時候也叫做，過度編程效應。

對於某個頁面的編程操作，即寫操作，引起非相關的其他的頁面的某個位跳變了。

讀操作干擾產生的錯誤：此效應是，對一個頁進行數據讀取操作，卻使得對應的某個位的數據，產生了永久性的變化，即Nand Flash上的該位的值變了。

在燒錄的過程中如果沒有設置相應的ECC，那麼在校驗的時候發現NAND Flash裡面的數據和原始數據不一樣，燒錄就提示出錯了。

解決的辦法就是在燒錄前，就設置好ECC，如我用的SmartPRO 6000F-PLUS是這樣設置的，如下圖示。

❷ NANDFLASH讀寫編程過程中提示Good blocks not enough

..這是由於要燒錄的數據超過了晶元好塊的大小，所以設置器件配置字（Dev.Config）還應該結合晶元的實際情況，如果檢查出晶元中有16個壞塊，那實際的好塊 (ALL Blocks)應該相應減去0x10. 有時在讀寫母片時也會出現這樣的情況，而且檢查壞塊多少時發現有很多的壞塊。這是因為母片中的壞塊標志位被轉移到其他的地方。默認的壞塊標志位被寫成有效的數據。

❸ NANDFlash燒錄器的一功能簡介

1.採用一托四的結構設計，可以對四片NAND Flash同時進行燒錄，燒錄過程實時校驗寫入數據，絕對保證數據的正確，支持多種軟硬體平台對NAND Flash的管理方式；
2.支持多種軟硬體平台的NAND Flash數據燒寫，內置針對多種軟硬體平台的量身定做的壞塊管理及燒寫方式，極大的提高燒錄良品率。
3.燒錄速度快，512Byte小頁面Flash速度約1.8MB/秒（帶校驗），2048Byte以上大頁面SLC架構Flash編程速度約3MB/秒（帶校驗），2048Byte以上大頁面MLC架構Flash編程速度約2.5MB/秒（數據全部比對校驗）。
4.標配4.3寸超大真彩液晶屏，一切操作可視化，觸摸屏及按鍵雙輸入方式，無需連接電腦,方便用戶實時觀察燒錄過程；
5.支持以文件方式燒寫和母片拷貝兩種燒錄方式：
（1）母片拷貝方式：用於將用戶原始Flash上的內容拷貝到板載Flash，之後再將板載Flash上相應的內容寫入空的Flash;
（2）文件方式燒寫:用戶可將指定文件置於SD卡或編程器內置硬碟，本方式讀出文件內容按指定方式（可支持特殊文件系統）寫入Flash;
6.可靈活配置多種參數，如頁讀取、頁、塊內容比較、生成文件、壞塊掃描、擦除、掃描有數據區間等等多種操作：
（1）對母片拷貝方式，可設置特殊壞塊標記，方便適應不同的用戶不同的壞塊管理方式。且可設置拷貝區間，用戶可選擇拷貝有效數據區域，這樣在之後燒寫空片時可降低單位Flash的燒寫時間；
（2）可讀取指定Flash任意頁的內容顯示，方便用戶實時觀察Flash上的數據分布；
（3）可獨立擦除指定的Flash，可獨立掃描指定Flash的壞塊，並形成詳細壞塊分布信息顯示於屏幕；
（4）可掃描Flash上的空白頁或空白塊，方便用戶了解原始Flash上的空間使用情況；
（5）可比較兩個Flash之間不同塊或不同頁的內容，並將不同之處顯示於屏幕，並可順序瀏覽每一處不同；
7.可根據用戶的特殊要求快速修改軟體，按你的特殊要求量身定做燒錄方式(壞塊管理方式)，修改周期不超過3個工作日，且可定製特殊的文件系統的管理；

❹ 如何編寫linux下nand flash驅動

1. 硬體特性：

【Flash的硬體實現機制】

Flash全名叫做Flash Memory，屬於非易失性存儲設備(Non-volatile Memory Device)，與此相對應的是易失性存儲設備(Volatile Memory Device)。關於什麼是非易失性/易失性，從名字中就可以看出，非易失性就是不容易丟失，數據存儲在這類設備中，即使斷電了，也不會丟失，這類設備，除了Flash，還有其他比較常見的入硬碟，ROM等，與此相對的，易失性就是斷電了，數據就丟失了，比如大家常用的內存，不論是以前的SDRAM，DDR SDRAM，還是現在的DDR2，DDR3等，都是斷電後，數據就沒了。

Flash的內部存儲是MOSFET，裡面有個懸浮門(Floating Gate)，是真正存儲數據的單元。

在Flash之前，紫外線可擦除(uv-erasable)的EPROM，就已經採用用Floating Gate存儲數據這一技術了。

圖1.典型的Flash內存單元的物理結構

數據在Flash內存單元中是以電荷(electrical charge) 形式存儲的。存儲電荷的多少，取決於圖中的外部門（external gate）所被施加的電壓，其控制了是向存儲單元中沖入電荷還是使其釋放電荷。而數據的表示，以所存儲的電荷的電壓是否超過一個特定的閾值Vth來表示。

【SLC和MLC的實現機制】

Nand Flash按照內部存儲數據單元的電壓的不同層次，也就是單個內存單元中，是存儲1位數據，還是多位數據，可以分為SLC和MLC：

1.SLC，Single Level Cell:

單個存儲單元，只存儲一位數據，表示成1或0.

就是上面介紹的，對於數據的表示，單個存儲單元中內部所存儲電荷的電壓，和某個特定的閾值電壓Vth，相比，如果大於此Vth值，就是表示1，反之，小於Vth，就表示0.

對於nand Flash的數據的寫入1，就是控制External Gate去充電，使得存儲的電荷夠多，超過閾值Vth，就表示1了。而對於寫入0，就是將其放電，電荷減少到小於Vth，就表示0了。

關於為何Nand Flash不能從0變成1，我的理解是，物理上來說，是可以實現每一位的，從0變成1的，但是實際上，對於實際的物理實現，出於效率的考慮，如果對於，每一個存儲單元都能單獨控制，即，0變成1就是，對每一個存儲單元單獨去充電，所需要的硬體實現就很復雜和昂貴，同時，所進行對塊擦除的操作，也就無法實現之前的，一閃而過的速度了，也就失去了Flash的眾多特性了。

2.MLC，Multi Level Cell：

與SLC相對應，就是單個存儲單元，可以存儲多個位，比如2位，4位等。其實現機制，說起來比較簡單，就是，通過控制內部電荷的多少，分成多個閾值，通過控制裡面的電荷多少，而達到我們所需要的存儲成不同的數據。比如，假設輸入電壓是Vin＝4V（實際沒有這樣的電壓，此處只是為了舉例方便），那麼，可以設計出2的2次方＝4個閾值， 1/4 的Vin＝1V，2/4的Vin＝2V，3/4的Vin＝3V，Vin＝4V，分別表示2位數據00，01，10，11，對於寫入數據，就是充電，通過控制內部的電荷的多少，對應表示不同的數據。

對於讀取，則是通過對應的內部的電流（與Vth成反比），然後通過一系列解碼電路完成讀取，解析出所存儲的數據。這些具體的物理實現，都是有足夠精確的設備和技術，才能實現精確的數據寫入和讀出的。

單個存儲單元可以存儲2位數據的，稱作2的2次方＝4 Level Cell，而不是2 Level Cell，這點，之前差點搞暈了。。。，同理，對於新出的單個存儲單元可以存儲4位數據的，稱作 2的4次方＝16 Level Cell。

【關於如何識別SLC還是MLC】

Nand Flash設計中，有個命令叫做Read ID，讀取ID，意思是讀取晶元的ID，就像大家的身份證一樣，這里讀取的ID中，是讀取好幾個位元組，一般最少是4個，新的晶元，支持5個甚至更多，從這些位元組中，可以解析出很多相關的信息，比如此Nand Flash內部是幾個晶元（chip）所組成的，每個chip包含了幾片（Plane），每一片中的頁大小，塊大小，等等。在這些信息中，其中有一個，就是識別此flash是SLC還是MLC。下面這個就是最常見的Nand Flash的datasheet中所規定的，第3個位元組，3rd byte，所表示的信息，其中就有SLC/MLC的識別信息：

表1.Nand Flash 第3個ID的含義

【Nand Flash的物理存儲單元的陣列組織結構】

Nand flash的內部組織結構，此處還是用圖來解釋，比較容易理解：

圖2.Nand Flash物理存儲單元的陣列組織結構

上圖是K9K8G08U0A的datasheet中的描述。

簡單解釋就是:

1.一個nand flash由很多個塊（Block）組成，塊的大小一般是128KB，256KB，512KB，此處是128KB。

2.每個塊裡面又包含了很多頁（page）。每個頁的大小，對於現在常見的nand flash多數是2KB，更新的nand flash是4KB，這類的，頁大小大於2KB的nand flash，被稱作big block，對應的發讀寫命令地址，一共5個周期(cycle)，而老的nand flash，頁大小是256B，512B，這類的nand flash被稱作small block，。地址周期只有4個。

而塊，也是Nand Flash的擦除操作的基本/最小單位。

3.每一個頁，對應還有一塊區域，叫做空閑區域（spare area）/冗餘區域（rendant area），而Linux系統中，一般叫做OOB（Out Of Band），這個區域，是最初基於Nand Flash的硬體特性：數據在讀寫時候相對容易錯誤，所以為了保證數據的正確性，必須要有對應的檢測和糾錯機制，此機制被叫做EDC(Error Detection Code)/ECC（Error Code Correction, 或者 Error Checking and Correcting），所以設計了多餘的區域，用於放置數據的校驗值。

頁是Nand Flash的寫入操作的基本/最小的單位。

【Nand Flash數據存儲單元的整體架構】

簡單說就是，常見的nand flash，內部只有一個chip，每個chip只有一個plane。

而有些復雜的，容量更大的nand flash，內部有多個chip，每個chip有多個plane。這類的nand flash，往往也有更加高級的功能，比如下面要介紹的Multi Plane Program和Interleave Page Program等。

比如，型號為K9K8G08U0A這個晶元（chip），內部有兩個K9F4G08U0A，每個K9F4G08U0A包含了2個Plane，每個Plane是1Gb，所以K9F4G08U0A的大小是1Gb×2＝2Gb＝256MB，因此，K9K8G08U0A內部有2個K9F4G08U0A，即4個Plane，總大小是4×256MB＝1GB。

而型號是K9WAG08U1A的nand flash，內部包含了2個K9K8G08U0A，所以，總容量是K9K8G08U0A的兩倍＝1GB×2＝2GB，類似地K9NBG08U5A，內部包含了4個K9K8G08U0A，總大小就是4×1GB＝4GB。

【Flash名稱的由來】

Flash的擦除操作是以block塊為單位的，與此相對應的是其他很多存儲設備，是以bit位為最小讀取/寫入的單位，Flash是一次性地擦除整個塊：在發送一個擦除命令後，一次性地將一個block，常見的塊的大小是128KB/256KB。。，全部擦除為1，也就是裡面的內容全部都是0xFF了，由於是一下子就擦除了，相對來說，擦除用的時間很短，可以用一閃而過來形容，所以，叫做Flash Memory。中文有的翻譯為 （快速）快閃記憶體。

【Flash相對於普通設備的特殊性】

1. 上面提到過的，Flash最小操作單位，有些特殊。

一般設備，比如硬碟/內存，讀取和寫入都是以bit位為單位，讀取一個bit的值，將某個值寫入對應的地址的位，都是可以按位操作的。

但是Flash由於物理特性，使得內部存儲的數據，只能從1變成0，這點，可以從前面的內部實現機制了解到，只是方便統一充電，不方便單獨的存儲單元去放電，所以才說，只能從1變成0，也就是釋放電荷。

所以，總結一下Flash的特殊性如下：

表2.Flash和普通設備相比所具有的特殊性

註：

① 之所以將寫操作叫做編程，是因為，flash 和之前的EPROM，EEPROM繼承發展而來，而之前的EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)，往裡面寫入數據，就叫做編程Program，之所以這么稱呼，是因為其對數據的寫入，是需要用電去擦除/寫入的，就叫做編程。

② 對於目前常見的頁大小是2K/4K的Nand Flash，其塊的大小有128KB/256KB/512KB等。而對於Nor Flash，常見的塊大小有64K/32K等。

③在寫數據之前，要先擦除，內部就都變成0xFF了，然後才能寫入數據，也就是將對應位由1變成0。

【Nand Flash引腳(Pin)的說明】

圖3.Nand Flash引腳功能說明

上圖是常見的Nand Flash所擁有的引腳（Pin）所對應的功能，簡單翻譯如下：

1. I/O0 ~ I/O7：用於輸入地址/數據/命令，輸出數據

2. CLE：Command Latch Enable，命令鎖存使能，在輸入命令之前，要先在模式寄存器中，設置CLE使能

3. ALE：Address Latch Enable，地址鎖存使能，在輸入地址之前，要先在模式寄存器中，設置ALE使能

4. CE#：Chip Enable，晶元使能，在操作Nand Flash之前，要先選中此晶元，才能操作

5. RE#：Read Enable，讀使能，在讀取數據之前，要先使CE＃有效。

6. WE#：Write Enable，寫使能, 在寫取數據之前，要先使WE＃有效。

7. WP#：Write Protect，防寫

8. R/B#:Ready/Busy Output,就緒/忙,主要用於在發送完編程/擦除命令後,檢測這些操作是否完成,忙,表示編程/擦除操作仍在進行中,就緒表示操作完成.

9. Vcc：Power，電源

10. Vss：Ground，接地

11. N.C：Non-Connection,未定義，未連接。

[小常識]

 

在數據手冊中，你常會看到，對於一個引腳定義，有些字母上面帶一橫杠的，那是說明此引腳/信號是低電平有效，比如你上面看到的RE頭上有個橫線，就是說明，此RE是低電平有效，此外，為了書寫方便，在字母後面加「＃」，也是表示低電平有效，比如我上面寫的CE＃；如果字母頭上啥都沒有，就是默認的高電平有效，比如上面的CLE，就是高電平有效。

【為何需要ALE和CLE】

突然想明白了，Nand Flash中, 為何設計這么多的命令,把整個系統搞這么復雜的原因了:

比如命令鎖存使能(Command Latch Enable,CLE) 和 地址鎖存使能(Address Latch Enable，ALE)，那是因為，Nand Flash就8個I/O，而且是復用的，也就是，可以傳數據，也可以傳地址，也可以傳命令，為了區分你當前傳入的到底是啥，所以，先要用發一個CLE（或ALE）命令，告訴nand Flash的控制器一聲，我下面要傳的是命令（或地址），這樣，裡面才能根據傳入的內容，進行對應的動作。否則,nand flash內部,怎麼知道你傳入的是數據,還是地址,還是命令啊,也就無法實現正確的操作了.

【Nand Flash只有8個I/O引腳的好處】

1.減少外圍引腳：相對於並口(Parellel)的Nor Flash的48或52個引腳來說，的確是大大減小了引腳數目，這樣封裝後的晶元體積，就小很多。現在晶元在向體積更小，功能更強，功耗更低發展，減小晶元體積，就是很大的優勢。同時，減少晶元介面，也意味著使用此晶元的相關的外圍電路會更簡化，避免了繁瑣的硬體連線。

2.提高系統的可擴展性，因為沒有像其他設備一樣用物理大小對應的完全數目的addr引腳，在晶元內部換了晶元的大小等的改動，對於用全部的地址addr的引腳，那麼就會引起這些引腳數目的增加，比如容量擴大一倍，地址空間/定址空間擴大一倍，所以，地址線數目/addr引腳數目，就要多加一個，而對於統一用8個I/O的引腳的Nand Flash，由於對外提供的都是統一的8個引腳，內部的晶元大小的變化或者其他的變化，對於外部使用者(比如編寫nand flash驅動的人)來說，不需要關心，只是保證新的晶元，還是遵循同樣的介面，同樣的時序，同樣的命令，就可以了。這樣就提高了系統的擴展性。

❺ 什麼編程器可以燒錄NAND Flash而且要穩定一點.

有款FLASHRUNNER萬用型燒錄器 是義大利製造的，支持大部分晶元燒錄，調試完成後比較穩定。此燒錄器在線燒錄器，可受控。此款燒錄器唯一缺點是調試比較麻煩！

❻ 請問，中國有COMPASS品牌的NAND FLASH編程器嗎

艾普科技NPRO6683燒錄器是專為批量燒寫NAND Flash而量身定做的工具，它具有如下特徵：

一、 功能介紹
該款燒錄器支持8MByte（64Mbit）到32GByte（256Gbit）的NAND Flash的快速燒錄，適合具有預裝資料的GPS導航儀，車載電腦主機，高清播放機，高清機頂盒，藍光DVD，網路攝像頭，手持智能設備，學習機，數碼相框，游戲機，電子書，點讀機，語音玩具，監控門禁類等產品在大規模生產中使用，加密CF卡，加密U盤，加密SD卡，加密固態硬碟等存儲工具的Flash原始數據復制（直接PC端復制不可用），它具有如下特徵：
1.採用一托四的結構設計，可以對四片NAND Flash同時進行燒錄，燒錄過程實時校驗寫入數據，絕對保證數據的正確，支持目前的多種軟硬體平台對NAND Flash的管理方式；
2.支持多種軟硬體平台的NAND Flash數據燒寫，內置針對多種軟硬體平台的量身定做的壞塊管理及燒寫方式，極大的提高燒錄良品率。
3.燒錄速度快，512Mbit小頁面Flash速度約1.8MByte/秒（帶校驗），8Gbit大頁面SLC架構Flash編程速度約3MByte/秒（帶校驗），8Gbit大頁面MLC架構Flash編程速度約2.5MByte/秒（帶校驗）。
4.標配4.3寸超大真彩液晶屏，一切操作可視化，觸摸屏及按鍵雙輸入方式，無需連接電腦,方便用戶實時觀察燒錄過程；
5.支持以文件方式燒寫和母片拷貝兩種燒錄方式：
（1）母片拷貝方式：用於將用戶原始Flash上的內容拷貝到板載Flash，之後再將板載Flash上相應的內容寫入空的Flash;
（2）文件方式燒寫:用戶可將指定文件置於SD卡或編程器內置硬碟，本方式讀出文件內容按指定方式（可支持特殊文件系統）寫入Flash;
6.可靈活配置多種參數，如頁讀取、頁、塊內容比較、生成文件、壞塊掃描、擦除、掃描有數據區間等等多種操作：
（1）對母片拷貝方式，可設置特殊壞塊標記，方便適應不同的用戶不同的壞塊管理方式。且可設置拷貝區間，用戶可選擇拷貝有效數據區域，這樣在之後燒寫空片時可降低單位Flash的燒寫時間；
（2）可讀取指定Flash任意頁的內容顯示，方便用戶實時觀察Flash上的數據分布；
（3）可獨立擦除指定的Flash，可獨立掃描指定Flash的壞塊，並形成詳細壞塊分布信息顯示於屏幕；
（4）可掃描Flash上的空白頁或空白塊，方便用戶了解原始Flash上的空間使用情況；
（5）可比較兩個Flash之間不同塊或不同頁的內容，並將不同之處顯示於屏幕，並可順序瀏覽每一處不同；
7.可根據用戶的特殊要求快速修改軟體，按你的特殊要求量身定做燒錄方式(壞塊管理方式)，修改周期不超過3個工作日，且可定製特殊的文件系統的管理；

❼ 請教nand flash interleave操作的問題

交錯頁編程（Interleave Page Program）
多片同時編程，是針對一個chip裡面的多個Plane來說的，
而此處的交錯頁編程，是指對多個chip而言的。
可以先對一個chip，假設叫chip1，裡面的一頁進行編程，然後此時，chip1內部就開始將數據一點點寫到頁裡面，就出於忙的狀態了，而此時可以利用這個時間，對出於就緒狀態的chip2，也進行頁編程，發送對應的命令後，chip2內部也就開始慢慢的寫數據到存儲單元裡面去了，也出於忙的狀態了。此時，再去檢查chip1，如果編程完成了，就可以開始下一頁的編程了，然後發完命令後，就讓其內部慢慢的編程吧，再去檢查chip2，如果也是編程完了，也就可以進行接下來的其他頁的編程了。如此，交互操作chip1和chip2，就可以有效地利用時間，使得整體編程效率提高近2倍，大大提高Nand Flash的編程/擦寫速度了。

❽ 如何編寫Linux下Nand Flash驅動

1. 硬體特性：

【Flash的硬體實現機制】

Flash全名叫做Flash Memory，屬於非易失性存儲設備(Non-volatile Memory Device)，與此相對應的是易失性存儲設備(Volatile Memory Device)。關於什麼是非易失性/易失性，從名字中就可以看出，非易失性就是不容易丟失，數據存儲在這類設備中，即使斷電了，也不會丟失，這類設備，除了Flash，還有其他比較常見的入硬碟，ROM等，與此相對的，易失性就是斷電了，數據就丟失了，比如大家常用的內存，不論是以前的SDRAM，DDR SDRAM，還是現在的DDR2，DDR3等，都是斷電後，數據就沒了。

Flash的內部存儲是MOSFET，裡面有個懸浮門(Floating Gate)，是真正存儲數據的單元。

在Flash之前，紫外線可擦除(uv-erasable)的EPROM，就已經採用用Floating Gate存儲數據這一技術了。

圖1.典型的Flash內存單元的物理結構

數據在Flash內存單元中是以電荷(electrical charge) 形式存儲的。存儲電荷的多少，取決於圖中的外部門（external gate）所被施加的電壓，其控制了是向存儲單元中沖入電荷還是使其釋放電荷。而數據的表示，以所存儲的電荷的電壓是否超過一個特定的閾值Vth來表示。

【SLC和MLC的實現機制】

Nand Flash按照內部存儲數據單元的電壓的不同層次，也就是單個內存單元中，是存儲1位數據，還是多位數據，可以分為SLC和MLC：

1.SLC，Single Level Cell:

單個存儲單元，只存儲一位數據，表示成1或0.

就是上面介紹的，對於數據的表示，單個存儲單元中內部所存儲電荷的電壓，和某個特定的閾值電壓Vth，相比，如果大於此Vth值，就是表示1，反之，小於Vth，就表示0.

對於nand Flash的數據的寫入1，就是控制External Gate去充電，使得存儲的電荷夠多，超過閾值Vth，就表示1了。而對於寫入0，就是將其放電，電荷減少到小於Vth，就表示0了。

關於為何Nand Flash不能從0變成1，我的理解是，物理上來說，是可以實現每一位的，從0變成1的，但是實際上，對於實際的物理實現，出於效率的考慮，如果對於，每一個存儲單元都能單獨控制，即，0變成1就是，對每一個存儲單元單獨去充電，所需要的硬體實現就很復雜和昂貴，同時，所進行對塊擦除的操作，也就無法實現之前的，一閃而過的速度了，也就失去了Flash的眾多特性了。

2.MLC，Multi Level Cell：

與SLC相對應，就是單個存儲單元，可以存儲多個位，比如2位，4位等。其實現機制，說起來比較簡單，就是，通過控制內部電荷的多少，分成多個閾值，通過控制裡面的電荷多少，而達到我們所需要的存儲成不同的數據。比如，假設輸入電壓是Vin＝4V（實際沒有這樣的電壓，此處只是為了舉例方便），那麼，可以設計出2的2次方＝4個閾值， 1/4 的Vin＝1V，2/4的Vin＝2V，3/4的Vin＝3V，Vin＝4V，分別表示2位數據00，01，10，11，對於寫入數據，就是充電，通過控制內部的電荷的多少，對應表示不同的數據。

對於讀取，則是通過對應的內部的電流（與Vth成反比），然後通過一系列解碼電路完成讀取，解析出所存儲的數據。這些具體的物理實現，都是有足夠精確的設備和技術，才能實現精確的數據寫入和讀出的。

單個存儲單元可以存儲2位數據的，稱作2的2次方＝4 Level Cell，而不是2 Level Cell，這點，之前差點搞暈了。。。，同理，對於新出的單個存儲單元可以存儲4位數據的，稱作 2的4次方＝16 Level Cell。

【關於如何識別SLC還是MLC】

Nand Flash設計中，有個命令叫做Read ID，讀取ID，意思是讀取晶元的ID，就像大家的身份證一樣，這里讀取的ID中，是讀取好幾個位元組，一般最少是4個，新的晶元，支持5個甚至更多，從這些位元組中，可以解析出很多相關的信息，比如此Nand Flash內部是幾個晶元（chip）所組成的，每個chip包含了幾片（Plane），每一片中的頁大小，塊大小，等等。在這些信息中，其中有一個，就是識別此flash是SLC還是MLC。下面這個就是最常見的Nand Flash的datasheet中所規定的，第3個位元組，3rd byte，所表示的信息，其中就有SLC/MLC的識別信息：

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表1.Nand Flash 第3個ID的含義

【Nand Flash的物理存儲單元的陣列組織結構】

Nand flash的內部組織結構，此處還是用圖來解釋，比較容易理解：

圖2.Nand Flash物理存儲單元的陣列組織結構

上圖是K9K8G08U0A的datasheet中的描述。

簡單解釋就是:

1.一個nand flash由很多個塊（Block）組成，塊的大小一般是128KB，256KB，512KB，此處是128KB。

2.每個塊裡面又包含了很多頁（page）。每個頁的大小，對於現在常見的nand flash多數是2KB，更新的nand flash是4KB，這類的，頁大小大於2KB的nand flash，被稱作big block，對應的發讀寫命令地址，一共5個周期(cycle)，而老的nand flash，頁大小是256B，512B，這類的nand flash被稱作small block，。地址周期只有4個。

而塊，也是Nand Flash的擦除操作的基本/最小單位。

3.每一個頁，對應還有一塊區域，叫做空閑區域（spare area）/冗餘區域（rendant area），而Linux系統中，一般叫做OOB（Out Of Band），這個區域，是最初基於Nand Flash的硬體特性：數據在讀寫時候相對容易錯誤，所以為了保證數據的正確性，必須要有對應的檢測和糾錯機制，此機制被叫做EDC(Error Detection Code)/ECC（Error Code Correction, 或者 Error Checking and Correcting），所以設計了多餘的區域，用於放置數據的校驗值。

頁是Nand Flash的寫入操作的基本/最小的單位。

【Nand Flash數據存儲單元的整體架構】

簡單說就是，常見的nand flash，內部只有一個chip，每個chip只有一個plane。

而有些復雜的，容量更大的nand flash，內部有多個chip，每個chip有多個plane。這類的nand flash，往往也有更加高級的功能，比如下面要介紹的Multi Plane Program和Interleave Page Program等。

比如，型號為K9K8G08U0A這個晶元（chip），內部有兩個K9F4G08U0A，每個K9F4G08U0A包含了2個Plane，每個Plane是1Gb，所以K9F4G08U0A的大小是1Gb×2＝2Gb＝256MB，因此，K9K8G08U0A內部有2個K9F4G08U0A，即4個Plane，總大小是4×256MB＝1GB。

而型號是K9WAG08U1A的nand flash，內部包含了2個K9K8G08U0A，所以，總容量是K9K8G08U0A的兩倍＝1GB×2＝2GB，類似地K9NBG08U5A，內部包含了4個K9K8G08U0A，總大小就是4×1GB＝4GB。

【Flash名稱的由來】

Flash的擦除操作是以block塊為單位的，與此相對應的是其他很多存儲設備，是以bit位為最小讀取/寫入的單位，Flash是一次性地擦除整個塊：在發送一個擦除命令後，一次性地將一個block，常見的塊的大小是128KB/256KB。。，全部擦除為1，也就是裡面的內容全部都是0xFF了，由於是一下子就擦除了，相對來說，擦除用的時間很短，可以用一閃而過來形容，所以，叫做Flash Memory。中文有的翻譯為 （快速）快閃記憶體。

【Flash相對於普通設備的特殊性】

1. 上面提到過的，Flash最小操作單位，有些特殊。

一般設備，比如硬碟/內存，讀取和寫入都是以bit位為單位，讀取一個bit的值，將某個值寫入對應的地址的位，都是可以按位操作的。

但是Flash由於物理特性，使得內部存儲的數據，只能從1變成0，這點，可以從前面的內部實現機制了解到，只是方便統一充電，不方便單獨的存儲單元去放電，所以才說，只能從1變成0，也就是釋放電荷。

所以，總結一下Flash的特殊性如下：

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表2.Flash和普通設備相比所具有的特殊性

註：

① 之所以將寫操作叫做編程，是因為，flash 和之前的EPROM，EEPROM繼承發展而來，而之前的EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)，往裡面寫入數據，就叫做編程Program，之所以這么稱呼，是因為其對數據的寫入，是需要用電去擦除/寫入的，就叫做編程。

② 對於目前常見的頁大小是2K/4K的Nand Flash，其塊的大小有128KB/256KB/512KB等。而對於Nor Flash，常見的塊大小有64K/32K等。

③在寫數據之前，要先擦除，內部就都變成0xFF了，然後才能寫入數據，也就是將對應位由1變成0。

【Nand Flash引腳(Pin)的說明】

圖3.Nand Flash引腳功能說明

上圖是常見的Nand Flash所擁有的引腳（Pin）所對應的功能，簡單翻譯如下：

1. I/O0 ~ I/O7：用於輸入地址/數據/命令，輸出數據

2. CLE：Command Latch Enable，命令鎖存使能，在輸入命令之前，要先在模式寄存器中，設置CLE使能

3. ALE：Address Latch Enable，地址鎖存使能，在輸入地址之前，要先在模式寄存器中，設置ALE使能

4. CE#：Chip Enable，晶元使能，在操作Nand Flash之前，要先選中此晶元，才能操作

5. RE#：Read Enable，讀使能，在讀取數據之前，要先使CE＃有效。

6. WE#：Write Enable，寫使能, 在寫取數據之前，要先使WE＃有效。

7. WP#：Write Protect，防寫

8. R/B#:Ready/Busy Output,就緒/忙,主要用於在發送完編程/擦除命令後,檢測這些操作是否完成,忙,表示編程/擦除操作仍在進行中,就緒表示操作完成.

9. Vcc：Power，電源

10. Vss：Ground，接地

11. N.C：Non-Connection,未定義，未連接。

[小常識]

在數據手冊中，你常會看到，對於一個引腳定義，有些字母上面帶一橫杠的，那是說明此引腳/信號是低電平有效，比如你上面看到的RE頭上有個橫線，就是說明，此RE是低電平有效，此外，為了書寫方便，在字母後面加「＃」，也是表示低電平有效，比如我上面寫的CE＃；如果字母頭上啥都沒有，就是默認的高電平有效，比如上面的CLE，就是高電平有效。

【為何需要ALE和CLE】

突然想明白了，Nand Flash中, 為何設計這么多的命令,把整個系統搞這么復雜的原因了:

比如命令鎖存使能(Command Latch Enable,CLE) 和 地址鎖存使能(Address Latch Enable，ALE)，那是因為，Nand Flash就8個I/O，而且是復用的，也就是，可以傳數據，也可以傳地址，也可以傳命令，為了區分你當前傳入的到底是啥，所以，先要用發一個CLE（或ALE）命令，告訴nand Flash的控制器一聲，我下面要傳的是命令（或地址），這樣，裡面才能根據傳入的內容，進行對應的動作。否則,nand flash內部,怎麼知道你傳入的是數據,還是地址,還是命令啊,也就無法實現正確的操作了.

【Nand Flash只有8個I/O引腳的好處】

1.減少外圍引腳：相對於並口(Parellel)的Nor Flash的48或52個引腳來說，的確是大大減小了引腳數目，這樣封裝後的晶元體積，就小很多。現在晶元在向體積更小，功能更強，功耗更低發展，減小晶元體積，就是很大的優勢。同時，減少晶元介面，也意味著使用此晶元的相關的外圍電路會更簡化，避免了繁瑣的硬體連線。

2.提高系統的可擴展性，因為沒有像其他設備一樣用物理大小對應的完全數目的addr引腳，在晶元內部換了晶元的大小等的改動，對於用全部的地址addr的引腳，那麼就會引起這些引腳數目的增加，比如容量擴大一倍，地址空間/定址空間擴大一倍，所以，地址線數目/addr引腳數目，就要多加一個，而對於統一用8個I/O的引腳的Nand Flash，由於對外提供的都是統一的8個引腳，內部的晶元大小的變化或者其他的變化，對於外部使用者(比如編寫nand flash驅動的人)來說，不需要關心，只是保證新的晶元，還是遵循同樣的介面，同樣的時序，同樣的命令，就可以了。這樣就提高了系統的擴展性。

【Nand flash的一些典型(typical)特性】

1.頁擦除時間是200us，有些慢的有800us。

2.塊擦除時間是1.5ms.

3.頁數據讀取到數據寄存器的時間一般是20us。

4.串列訪問（Serial access）讀取一個數據的時間是25ns，而一些舊的nand flash是30ns，甚至是50ns。

5.輸入輸出埠是地址和數據以及命令一起multiplex復用的。

以前老的Nand Flash，編程/擦除時間比較短，比如K9G8G08U0M，才5K次，而後來很多6.nand flash的編程/擦除的壽命，最多允許的次數，以前的nand flash多數是10K次，也就是1萬次，而現在很多新的nand flash，技術提高了，比如，Micron的MT29F1GxxABB，Numonyx的 NAND04G-B2D/NAND08G-BxC，都可以達到100K，也就是10萬次的編程/擦除。和之前常見的Nor Flash達到同樣的使用壽命了。

7.48引腳的TSOP1封裝 或 52引腳的ULGA封裝

【Nand Flash中的特殊硬體結構】

由於nand flash相對其他常見設備來說，比較特殊，所以，特殊的設備，也有特殊的設計，所以，有些特殊的硬體特性，就有比較解釋一下：

1.頁寄存器（Page Register）：由於Nand Flash讀取和編程操作來說，一般最小單位是頁，所以，nand flash在硬體設計時候，就考慮到這一特性，對於每一片，都有一個對應的區域，專門用於存放，將要寫入到物理存儲單元中去的或者剛從存儲單元中讀取出來的，一頁的數據，這個數據緩存區，本質上就是一個buffer，但是只是名字叫法不同，datasheet裡面叫做Page Register，此處翻譯為 頁寄存器，實際理解為頁緩存，更為恰當些。而正是因為有些人不了解此內部結構，才容易產生之前遇到的某人的誤解，以為內存裡面的數據，通過Nand Flash的FIFO，寫入到Nand Flash裡面去，就以為立刻實現了實際數據寫入到物理存儲單元中了。而實際上，只是寫到了這個頁緩存中，只有等你發了對應的編程第二階段的確認命令0x10之後，實際的編程動作才開始，才開始把頁緩存中的數據，一點點寫到物理存儲單元中去。

所以，簡單總結一下就是，對於數據的流向，實際是經過了如下步驟：

圖4 Nand Flash讀寫時的數據流向

【Nand Flash中的壞塊(Bad Block)】

Nand Flash中，一個塊中含有1個或多個位是壞的，就成為其為壞塊。

壞塊的穩定性是無法保證的，也就是說，不能保證你寫入的數據是對的，或者寫入對了，讀出來也不一定對的。而正常的塊，肯定是寫入讀出都是正常的。

壞塊有兩種：

（1）一種是出廠的時候，也就是，你買到的新的，還沒用過的Nand Flash，就可以包含了壞塊。此類出廠時就有的壞塊，被稱作factory (masked)bad block或initial bad/invalid block，在出廠之前，就會做對應的標記，標為壞塊。

具體標記的地方是，對於現在常見的頁大小為2K的Nand Flash，是塊中第一個頁的oob起始位置（關於什麼是頁和oob，下面會有詳細解釋）的第1個位元組（舊的小頁面，pagesize是512B甚至256B的nand flash，壞塊標記是第6個位元組），如果不是0xFF，就說明是壞塊。相對應的是，所有正常的塊，好的塊，裡面所有數據都是0xFF的。

（2）第二類叫做在使用過程中產生的，由於使用過程時間長了，在擦塊除的時候，出錯了，說明此塊壞了，也要在程序運行過程中，發現，並且標記成壞塊的。具體標記的位置，和上面一樣。這類塊叫做worn-out bad block。

對於壞塊的管理，在Linux系統中，叫做壞塊管理（BBM，Bad Block Managment），對應的會有一個表去記錄好塊，壞塊的信息，以及壞塊是出廠就有的，還是後來使用產生的，這個表叫做壞塊表（BBT，Bad Block Table）。在Linux 內核MTD架構下的Nand Flash驅動，和Uboot中Nand Flash驅動中，在載入完驅動之後，如果你沒有加入參數主動要求跳過壞塊掃描的話，那麼都會去主動掃描壞塊，建立必要的BBT的，以備後面壞塊管理所使用。

而關於好塊和壞塊，Nand Flash在出廠的時候，會做出保證：

1.關於好的，可以使用的塊的數目達到一定的數目，比如三星的K9G8G08U0M，整個flash一共有4096個塊，出廠的時候，保證好的塊至少大於3996個，也就是意思是，你新買到這個型號的nand flash，最壞的可能， 有3096－3996＝100個壞塊。不過，事實上，現在出廠時的壞塊，比較少，絕大多數，都是使用時間長了，在使用過程中出現的。

2.保證第一個塊是好的，並且一般相對來說比較耐用。做此保證的主要原因是，很多Nand Flash壞塊管理方法中，就是將第一個塊，用來存儲上面提到的BBT，否則，都是出錯幾率一樣的塊，那麼也就不太好管理了，連放BBT的地方，都不好找了，^_^。

一般來說，不同型號的Nand Flash的數據手冊中，也會提到，自己的這個nand flash，最多允許多少個壞塊。就比如上面提到的，三星的K9G8G08U0M，最多有100個壞塊。

對於壞塊的標記，本質上，也只是對應的flash上的某些位元組的數據是非0xFF而已，所以，只要是數據，就是可以讀取和寫入的。也就意味著，可以寫入其他值，也就把這個壞塊標記信息破壞了。對於出廠時的壞塊，一般是不建議將標記好的信息擦除掉的。

uboot中有個命令是「nand scrub」就可以將塊中所有的內容都擦除了，包括壞塊標記，不論是出廠時的，還是後來使用過程中出現而新標記的。一般來說，不建議用這個。不過，我倒是經常用，其實也沒啥大礙，呵呵。

最好用「nand erase」只擦除好的塊，對於已經標記壞塊的塊，不擦除。

【nand Flash中頁的訪問順序】

在一個塊內，對每一個頁進行編程的話，必須是順序的，而不能是隨機的。比如，一個塊中有128個頁，那麼你只能先對page0編程，再對page1編程，。。。。，而不能隨機的，比如先對page3，再page1，page2.，page0，page4，.。。。

【片選無關(CE don』t-care)技術】

很多Nand flash支持一個叫做CE don』t-care的技術，字面意思就是，不關心是否片選，

那有人會問了，如果不片選，那還能對其操作嗎？答案就是，這個技術，主要用在當時是不需要選中晶元卻還可以繼續操作的這些情況：在某些應用，比如錄音，音頻播放等應用，中，外部使用的微秒（us）級的時鍾周期，此處假設是比較少的2us，在進行讀取一頁或者對頁編程時，是對Nand Flash操作，這樣的串列（Serial Access）訪問的周期都是20/30/50ns，都是納秒（ns）級的，此處假設是50ns，當你已經發了對應的讀或寫的命令之後，接下來只是需要Nand Flash內部去自己操作，將數據讀取除了或寫入進去到內部的數據寄存器中而已，此處，如果可以把片選取消，CE#是低電平有效，取消片選就是拉高電平，這樣會在下一個外部命令發送過來之前，即微秒量級的時間裡面，即2us－50ns≈2us，這段時間的取消片選，可以降低很少的系統功耗，但是多次的操作，就可以在很大程度上降低整體的功耗了。

總結起來簡單解釋就是：由於某些外部應用的頻率比較低，而Nand Flash內部操作速度比較快，所以具體讀寫操作的大部分時間裡面，都是在等待外部命令的輸入，同時卻選中晶元，產生了多餘的功耗，此「不關心片選」技術，就是在Nand Flash的內部的相對快速的操作（讀或寫）完成之後，就取消片選，以節省系統功耗。待下次外部命令/數據/地址輸入來的時候，再選中晶元，即可正常繼續操作了。這樣，整體上，就可以大大降低系統功耗了。

注:Nand Flash的片選與否，功耗差別會有很大。如果數據沒有記錯的話，我之前遇到我們系統裡面的nand flash的片選，大概有5個mA的電流輸出呢，要知道，整個系統優化之後的待機功耗，也才10個mA左右的。

【帶EDC的拷回操作以及Sector的定義（Copy-Back Operation with EDC & Sector Definition for EDC）】

Copy-Back功能，簡單的說就是，將一個頁的數據，拷貝到另一個頁。

如果沒有Copy-Back功能，那麼正常的做法就是，先要將那個頁的數據拷貝出來放到內存的數據buffer中，讀出來之後，再用寫命令將這頁的數據，寫到新的頁裡面。

而Copy-Back功能的好處在於，不需要用到外部的存儲空間，不需要讀出來放到外部的buffer裡面，而是可以直接讀取數據到內部的頁寄存器（page register）然後寫到新的頁裡面去。而且，為了保證數據的正確，要硬體支持EDC（Error Detection Code）的，否則，在數據的拷貝過程中，可能會出現錯誤，並且拷貝次數多了，可能會累積更多錯誤。

而對於錯誤檢測來說，硬體一般支持的是512位元組數據，對應有16位元組用來存放校驗產生的ECC數值，而這512位元組一般叫做一個扇區。對於2K＋64位元組大小的頁來說，按照512位元組分，分別叫做A，B，C，D區，而後面的64位元組的oob區域，按照16位元組一個區，分別叫做E，F，G，H區，對應存放A，B，C，D數據區的ECC的值。

Copy-Back編程的主要作用在於，去掉了數據串列讀取出來，再串列寫入進去的時間，所以，而這部分操作，是比較耗時的，所以此技術可以提高編程效率，提高系統整體性能。

❾ NAND Flash上的壞塊可以用編程器來檢測嗎

NANDFlash的特點就是會隨機產生壞塊，而且在生產的時候是允許的，這個晶元的特性，現在有些編程器可以通過壞塊檢測的方法來獲取晶元的壞塊，比如ZLG致遠電子的SmartPRO6000F就可以，如下所示。